數(shù)字水印技術綜述new

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1、萬方數(shù)據(jù)遼寧大學學報自然科學版第37卷第3期2010年數(shù)字水印技術綜述JOURNALoFUAoNlNGUNⅣERSITYNaturalSc/encesE如ionV01.37No.32010吳亞坤。,邸春紅(遼寧大學計算中心。遼寧沈陽110036)摘要:數(shù)字水印技術作為數(shù)字媒體版權保護的重要手段越來越引起人們的重視.討論了數(shù)字水印的概念、特征,總結了數(shù)字水印分類方法,分析了數(shù)字水印實現(xiàn)原理及關鍵技術,并討論了數(shù)字水印技術的應用范疇和未來的研究重點.關鍵詞:數(shù)字水??;數(shù)字媒體;版權保護中圖分類號:TP309文獻標識

2、碼:A文章編號:1000-5846(2010)03-0202-05O引言信息媒體的數(shù)字化極大地提高了信息的存取效率,Intemet的普及又為數(shù)字信息在世界范圍內(nèi)的迅速傳遞開辟了便捷的途徑.目前,數(shù)字音頻、數(shù)字圖像和數(shù)字視頻等各種數(shù)字作品在網(wǎng)絡上的發(fā)布比比皆是.然而,開放的網(wǎng)絡環(huán)境和便捷的信息處理技術,也導致了信息安全和數(shù)字作品的版權保護問題Et趨嚴重,如何解決網(wǎng)絡環(huán)境中數(shù)字媒體的版權保護和信息安全已經(jīng)引起各行業(yè)的普遍關注.新興的邊緣學科數(shù)字水印技術作為信息隱藏技術研究領域的重要分支,被認為是解決上述問題的最具潛

3、力的技術之一,也正成為信息安全領域的一個研究熱點[6t7】.1數(shù)字水印及特征數(shù)字水印技術通過一定的算法將具有特定意義的水印信息隱藏在數(shù)字圖像、聲音、文檔、圖書、視頻等數(shù)字產(chǎn)品中,其中的水印信息可以是作品的序列號、公司標志等,用以證明創(chuàng)作者對其作品的所有權,作為鑒定、起訴非法侵權的證據(jù).—般來講,數(shù)字水印應具有如下的基本特征【1’1l’12】:(1)隱蔽性:也稱透明性或不可感知性,它具有兩層含義,一方面指水印本身應該無法被看見或聽見,另一方面指嵌入水印后,水印數(shù)據(jù)與原始數(shù)字作品的數(shù)據(jù)集成在一起,不能使被保護數(shù)據(jù)發(fā)

4、生可感知的失真.(2)安全性:指水印信息隱藏的位置及內(nèi)容不為人所知,文件格式的變換不會導致水印數(shù)據(jù)的丟失,非授權用戶無法檢測和破壞水?。?3)魯棒性:又稱免疫性或穩(wěn)健性,指嵌入水印后的數(shù)字作品在經(jīng)過各種有意或無意的信號處理或攻擊后,水印仍能保持完整性,仍能被成功檢測.常見的信號處理包括濾波操作、幾何變換、數(shù)據(jù)壓縮、信息處理等.可能的攻擊有偽造攻擊、共謀攻擊等.(4)確定性:對受保護的數(shù)字作品的真?zhèn)位驓w屬問題,水印應能為其提供可靠、具有法律效力的證據(jù).(5)水印容量:指可被嵌入到原始數(shù)字作品中的水印信息量.水印信

5、息量必須足以表示多媒體內(nèi)容的創(chuàng)建者或所有者的標志信息,或是購買者的序列號,以便在發(fā)生版權糾紛時,版權保護.(6)錯警率:包括虛警率和漏檢率.虛警率指在不含水印的原始數(shù)據(jù)中錯誤地檢測出水印的概率.漏檢率指沒有從含水印的原始數(shù)據(jù)中檢測出·作者簡介:吳亞坤(1966一),女,遼寧沈陽人,副教授.從事計算機教學及研究收稿日期:2010—01—20.萬方數(shù)據(jù)第3期吳亞坤,等:數(shù)字水印技術綜述水印的概率.只有錯警率足夠低,系統(tǒng)才能安全可靠地使用.設計水印時必須圍繞上述性能指標選擇合適的技術.有些特性之間是不相容的,如魯棒性

6、和信息容量,需要根據(jù)不同的應用環(huán)境適當取舍.例如,用于隱蔽通信的水印,水印容量極為重要,由于通信方式隱蔽,遭篡改攻擊的可能性很小,因而對魯棒性要求不高.而對保證數(shù)據(jù)安全的水印來說,各種保密的數(shù)據(jù)隨時面臨著被盜取和篡改的危險,所以魯棒性十分重要,隱藏數(shù)據(jù)量要求不高.2數(shù)字水印分類及特點數(shù)字水印的分類方法有很多種,這里僅討論一些常見的分類方法及各類水印的特點【l-101.(1)按水印抗攻擊能力劃分可分為魯棒水印,脆弱水印與半脆弱水印三種.魯棒水印是使用最多的一種水印,它可以抵抗常見的攻擊,包括:添加噪聲、壓縮(JP

7、EG,MPEG)、濾波、圖像量化與增強、打印及重掃描、幾何攻擊等.魯棒水印主要應用于版權聲明中,用于在數(shù)字作品中標識著作權信息,如作者、作品序號等.脆弱水印很容易被破壞,任何對數(shù)字媒體信息的更改都會破壞水印的完整性,導致水印難以檢測和提取,主要用于多媒體內(nèi)容的真實性,完整性檢驗等應用中.半脆弱水印介于魯棒水印與脆弱水印之間,能夠容忍一定程度的媒體信息的改變,對通常的非惡意處理(如壓縮)不敏感,而對轉變圖像的信息(如替換一部分圖像)應很敏感,是用于鑒定的理想水印.(2)按水印的提取過程劃分可分為盲水印和明文水印(

8、非盲水印)兩種.在提取或檢測水印的過程中,明文水印需要原始數(shù)據(jù),而盲水印只需要密鑰,不需要原始數(shù)據(jù).一般來說,明文水印的魯棒性比較強,但其應用受到存儲成本的限制.目前學術界研究的數(shù)字水印大多數(shù)是盲水印,是水印算法的發(fā)展方向.(3)按水印內(nèi)容本身劃分可分為元意義水印和有意義水印兩種.無意義水印通常為隨機序列,例如偽隨機序列、高斯隨機序列等.如果解碼后的水印序列有若干碼元錯誤,只能通過統(tǒng)計

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